EP3401694B1

EP3401694B1 - Procédé d'identification de la résistance électrique du rotor d'un moteur électrique

Info

Publication number: EP3401694B1
Application number: EP18167159.5A
Authority: EP
Inventors: François Malrait; Thomas Devos; Al Kassem JEBAI
Original assignee: Schneider Toshiba Inverter Europe SAS
Current assignee: Schneider Toshiba Inverter Europe SAS
Priority date: 2017-05-10
Filing date: 2018-04-13
Publication date: 2019-06-12
Anticipated expiration: 2038-04-13
Also published as: CN108880367A; US20180328969A1; CN108880367B; EP3401694A1; JP2018191506A; ES2743609T3; US10551418B2; JP7117893B2; FR3066276B1; FR3066276A1

Description

Domaine technique de l'invention

La présente invention se rapporte à un procédé d'identification de la résistance électrique du rotor d'un moteur électrique à induction.
L'invention concerne également le système d'identification permettant de mettre en oeuvre ledit procédé.

Etat de la technique

Un moteur électrique est commandé par un variateur de vitesse, mettant en oeuvre une loi de commande adaptée. Pour commander correctement le moteur électrique, le variateur de vitesse et son unité de traitement doivent s'appuyer sur certains paramètres du moteur électrique commandé.
Pour assurer une commande stable et performante, il est préférable que le variateur de vitesse s'appuie sur des paramètres dont les valeurs sont exactes. C'est notamment le cas de la résistance du rotor (appelé également "résistance rotorique") du moteur électrique. Or il s'avère que cette valeur exacte de la résistance du rotor n'est pas forcément connue de l'unité de traitement du variateur de vitesse. L'unité de traitement peut alors par exemple utiliser une valeur par défaut dans la commande, ce qui entraîne très souvent des performances dégradées. La résistance rotorique pourra en effet être sur-estimée ou sous-estimée par l'unité de traitement, entraînant une variation du courant dans le stator et donc une erreur dans la mise en oeuvre de l'algorithme de calcul des tensions de la loi de commande.
Des solutions ont cependant déjà été proposées pour déterminer la résistance du rotor. Certaines de ces solutions consistent à déterminer l'inductance rotorique pour en déduire la résistance rotorique. Cependant, sans rentrer dans les détails, à cause de la saturation magnétique, la valeur de l'inductance rotorique n'est pas forcément constante, ce qui entraîne une erreur dans la détermination de la résistance rotorique.
Le brevet EP1713173B1 décrit pour sa part une solution d'ajustement des paramètres d'un moteur électrique. Elle est mise en oeuvre en ligne, c'est-à-dire lors du fonctionnement normal du moteur. Elle consiste principalement à utiliser le terme intégral de la boucle de courant pour ajuster les valeurs des paramètres du modèle moteur.
Cette solution n'est également pas satisfaisante, notamment car elle doit être mise en oeuvre en présence d'une charge sur le moteur et qu'elle nécessite l'emploi d'un capteur de vitesse (boucle fermée).
La publication référencée "DIAB AHMED A ZAKI et Al, "Parallel estimation of rotor resistance and speed for sensorless vector controlled induction motor drive" - 2016 17TH International Conference of young specialists on Micro/nanotechnologies and electron devices (EDM), IEEE, 30 juin 2016, pages 389-394, XP032943052, DOI : 10.1109/EDM.2016.7538763 " décrit un procédé d'identification d'une valeur de résistance du rotor d'un moteur électrique en employant un système adaptatif.
Le but de l'invention est donc de proposer un nouveau procédé pour l'identification de la résistance du rotor, qui soit fiable, ne nécessite pas l'utilisation d'un capteur de vitesse (boucle fermée) et qui puisse être mis en oeuvre en présence d'une charge ou en l'absence d'une charge sur le moteur.

Exposé de l'invention

Ce but est atteint par un procédé d'identification d'une valeur de résistance du rotor d'un moteur électrique à induction, ledit procédé comportant les étapes suivantes :

a) Détermination d'une tension de référence en fonction d'une valeur choisie pour la résistance du rotor du moteur électrique,
b) Application d'une tension de commande au moteur électrique, ladite tension de commande étant déterminée à partir de ladite tension de référence,
c) Acquisition des valeurs des courants mesurés dans les trois phases du moteur électrique de manière à en déduire un courant stator du moteur électrique,
d) Comparaison du courant stator obtenu avec une valeur prédéterminée,
e) Correction de ladite valeur utilisée pour la résistance du rotor et application des étapes a) à d) jusqu'à obtenir un courant stator égal à ladite valeur prédéterminée.

Ce but est également atteint par un procédé d'identification d'une valeur de résistance du rotor d'un moteur électrique à induction, ledit procédé comportant les étapes suivantes :

a) Détermination d'une tension de mesure pour laquelle un courant stator représentatif des courants mesurés dans les trois phases du moteur électrique est égal à une valeur prédéterminée,
b) Détermination d'une tension de référence en fonction d'une valeur choisie pour la résistance du rotor du moteur électrique,
c) Comparaison de ladite tension de référence avec la tension de mesure,
d) Correction de ladite valeur utilisée pour la résistance du rotor et application des étapes a) à c) jusqu'à obtenir une égalité entre ladite tension de référence et la tension de mesure.

Selon une particularité, ladite valeur prédéterminée correspond à une valeur nulle ou proche de zéro.
Selon une réalisation particulière, le procédé est mis en oeuvre selon un principe de dichotomie comprenant plusieurs itérations successives et dans lequel, à chaque itération, un intervalle dans lequel se trouve la valeur recherchée pour la résistance du rotor est divisée par deux.
Selon une autre réalisation particulière, le procédé est mis en oeuvre selon un principe de gradient comprenant plusieurs itérations successives et dans lequel la valeur choisie pour la résistance du rotor est modifiée à chaque itération selon le sens du résultat de l'étape de comparaison.
Le but est également atteint par un système d'identification d'une valeur de résistance du rotor d'un moteur électrique à induction, qui comporte :

a) Un module de détermination d'une tension de référence en fonction d'une valeur choisie pour la résistance du rotor du moteur électrique,
b) Un module d'application de tensions de commande au moteur électrique, lesdites tensions de commande étant déterminées à partir de ladite tension de référence,
c) Un module d'acquisition des valeurs des courants mesurés dans les trois phases du moteur électrique de manière à en déduire un courant stator du moteur électrique,
d) Un module de comparaison du courant stator obtenu avec une valeur prédéterminée,
e) Un module de correction de ladite valeur utilisée pour la résistance du rotor et exécution des modules a) à d) jusqu'à obtenir un courant stator égal à ladite valeur prédéterminée.

Le but est également atteint par un système d'identification d'une valeur de résistance du rotor d'un moteur électrique à induction, qui comporte :

a) Un module de détermination d'une tension de mesure pour laquelle un courant stator représentatif des courants mesurés dans les trois phases du moteur électrique est égal à une valeur prédéterminée,
b) Un module de détermination d'une tension de référence en fonction d'une valeur choisie pour la résistance du rotor du moteur électrique,
c) Un module de comparaison de ladite tension de référence avec la tension de mesure,
d) Un module de correction de ladite valeur utilisée pour la résistance du rotor et application des étapes a) à c) jusqu'à obtenir une égalité entre ladite tension de référence et la tension de mesure.

Selon une particularité, ladite valeur prédéterminée correspond à une valeur nulle ou proche de zéro.
Selon une réalisation particulière, ce système est configuré pour fonctionner selon un principe de dichotomie comprenant plusieurs itérations successives et dans lequel, à chaque itération, un intervalle dans lequel se trouve la valeur recherchée pour la résistance du rotor est divisée par deux.
Selon une autre réalisation particulière, le système est configuré pour fonctionner selon un principe de gradient comprenant plusieurs itérations successives et dans lequel la valeur choisie pour la résistance du rotor est modifiée à chaque itération selon le sens du résultat de l'étape de comparaison.
L'invention concerne enfin un variateur de vitesse destiné à la commande d'un moteur électrique, qui comporte un système de commande comprenant un système d'identification conforme à celui défini ci-dessus.

Brève description des figures

D'autres caractéristiques et avantages vont apparaître dans la description détaillée qui suit, faite en regard des dessins annexés dans lesquels :

La figure 1 représente le schéma d'un variateur de vitesse classique incluant le système de commande de l'invention.
La figure 2 représente un synoptique illustrant le principe de fonctionnement du procédé de commande de l'invention.
La figure 3 représente de manière schématique le principe du procédé d'identification de l'invention.
La figure 4 illustre le principe de recherche par dichotomie de la valeur de la résistance rotorique.
La figure 5 illustre, selon un mode de réalisation particulier, le principe de fonctionnement du procédé d'identification de l'invention.

Description détaillée d'au moins un mode de réalisation

L'invention décrite ci-dessous s'applique à la commande d'un moteur M asynchrone (à induction), préférentiellement à alimentation triphasée. Elle est mise en oeuvre dans un schéma de commande classique de type vectoriel ou scalaire, en boucle ouverte, c'est-à-dire sans retour d'une mesure de vitesse au niveau du moteur électrique, ou en boucle fermée, c'est-à-dire avec retour d'une mesure de vitesse au niveau du moteur électrique.
Le procédé d'identification de l'invention est mis en oeuvre dans un système de commande qui comporte une unité de traitement UC. L'unité de traitement UC comporte au moins un microprocesseur et une mémoire. Ce système de commande est associé à un variateur de vitesse destiné à la commande d'un moteur électrique. Il pourra notamment être intégré audit variateur de vitesse.
De manière connue, le variateur de vitesse comporte en règle générale :

Des phases d'entrée R, S, T connectées à un réseau électrique fournissant une tension alternative ;
Un redresseur AC/DC 10, tel que par exemple un pont de diodes, destiné à transformer la tension alternative fournie par le réseau électrique en une tension continue ;
Un bus continu d'alimentation connecté en sortie du redresseur et comportant deux lignes d'alimentation entre lesquelles est appliquée la tension continue ;
Au moins un condensateur de bus Cbus connecté entre les deux lignes d'alimentation du bus et destiné à maintenir la tension continue à une valeur constante ;
Un onduleur DC/AC 11 connecté au bus continu d'alimentation et comprenant plusieurs transistors de puissance, par exemple de type IGBT, commandés par l'unité de traitement de manière à appliquer les tensions requises sur des phases de sortie connectées au moteur électrique. La commande de l'onduleur 11 est par exemple réalisée par des techniques traditionnelles de type MLI (Modulation à Largeur d'Impulsion) ou CDC (Contrôle Direct de Couple). Une loi de commande exécutée par l'unité de traitement UC permet de déterminer les tensions à appliquer sur les phases de sortie ;
Des phases de sortie 1, 2, 3 destinées à être connectées au moteur électrique M à commander.

De manière non limitative, l'invention sera décrite pour une loi de commande de type scalaire en U/F et en boucle ouverte. Il faut comprendre que la méthode décrite ci-dessous sera identique quelle que soit la loi de commande employée.
De manière connue, en référence à la figure 2, une loi de commande scalaire en U/F classique, exécutée par l'unité de traitement pour la commande d'un moteur électrique asynchrone en boucle ouverte, comporte les caractéristiques principales suivantes :

Une consigne de pulsation du rotor du moteur électrique $ω_{Re}^{cons},$
et une consigne de flux ϕ^cons sont appliquées en entrée ;
Un module M0 détermine une référence de pulsation du rotor $ω_{Re}^{ref}$
du moteur électrique à partir de la consigne de pulsation du rotor $ω_{Re}^{cons}$
du moteur électrique reçue en entrée ;
Un module M1 calculateur, recevant en entrée une consigne de flux ϕ^cons et la référence de pulsation du rotor $ω_{Re}^{Ref},$
détermine les courants statoriques de référence $i_{S d}^{ref}$
et $i_{S q}^{ref}$
ainsi que le flux statorique de référence $ϕ_{S}^{ref};$
Un module M2, recevant en entrée la référence de pulsation du rotor $ω_{Re}^{Ref},$
le flux statorique de référence $ϕ_{S}^{ref}$
et les courants de référence $i_{Sd}^{ref}$
et $i_{Sq}^{ref},$
détermine les tensions $u_{d}^{ref}$
et $u_{q}^{ref}$
à appliquer au moteur électrique, et l'angle d'orientation θ_s à appliquer ;
Un module M3 applique une transformation de Park pour déterminer les tensions u ₁, u ₂, u ₃ à appliquer sur les trois phases de sortie ;
Dans le cadre de l'invention, au moins deux des trois courants i ₁, i ₂, i ₃ sont mesurés sur les trois phases du moteur électrique, en vue d'en déduire les courants i_{S d} et i_{S q} par un module M4 recevant également en entrée l'angle d'orientation θ_s .

D'autres modules peuvent bien entendu être mis en oeuvre par l'unité de traitement mais ceux-ci ne seront pas détaillés dans la présente demande.
Cette loi de commande est mise en oeuvre lors d'une phase d'exploitation, c'est-à-dire pendant le fonctionnement normal du moteur électrique M commandé par le variateur de vitesse.
L'invention concerne plus particulièrement un procédé d'identification de la résistance du rotor du moteur électrique. Cette identification peut être mise en oeuvre préalablement au fonctionnement normal du moteur ou à tout autre moment lors d'une phase de paramétrage du variateur de vitesse.
Le procédé d'identification est mis en oeuvre par un système d'identification, préférentiellement exécuté par l'unité de traitement UC du variateur de vitesse. Ce système d'identification s'appuie notamment sur les modules M1 à M4 du système de commande et sur un module M5 complémentaire aidant à l'identification de la résistance du rotor. Les moyens de mesure de courant et de tension seront avantageusement intégrés au système d'identification de l'invention et les étapes de mesure mises en oeuvre feront avantageusement partie du procédé d'identification de l'invention.
Pour sa mise en oeuvre, le procédé d'identification s'appuie sur les démonstrations suivantes dans lesquelles l'indice "R" permet d'identifier les paramètres liés au rotor, l'indice "S" permet d'identifier des paramètres liés au stator, l'exposant "ref" permet d'identifier un paramètre de référence.
La tension stator de référence $u_{S}^{ref}$
est calculée par la formule : $u_{S}^{ref} = j \cdot ω_{S} \cdot ϕ_{S}^{ref} + \frac{d}{dt} ϕ_{S}^{ref}$
où, par construction la tension stator de référence est écrite en complexe à partir des deux composantes d'axe d et d'axe q comme suit : $u_{S}^{ref} = u_{d}^{ref} + j \cdot u_{q}^{ref}$
La relation dynamique au rotor est donnée par l'équation suivante : $\frac{d}{dt} ϕ_{R}^{ref} = - R_{r} \cdot i_{R}^{ref}$
Nous cherchons à créer une tension qui annule les courants statoriques, i.e. $i_{Sd}^{ref} = 0$
et $i_{Sq}^{ref} = 0.$
De la même manière que pour la tension, l'écriture complexe des courants statoriques est : $i_{S}^{ref} = i_{Sd}^{ref} + j \cdot i_{Sq}^{ref} = 0$
Le couplage magnétique du moteur fournit les relations suivantes : ${\begin{matrix} ϕ_{S}^{ref} = ϕ_{M}^{ref} \\ ϕ_{R}^{ref} = L_{FR} \cdot i_{R}^{ref} + ϕ_{M}^{ref} \end{matrix}$
Où: $ϕ_{M}^{ref} = f (i_{R}^{ref})$
Comme exemple, la fonction de saturation peut être représentée par la fonction f suivante : $f (i_{R}^{ref}) = L_{SAT} \cdot i_{R}^{ref} \cdot \frac{1}{1 + γ \cdot | i_{R}^{ref} |}$
Dans lesquelles :

ω_s correspond à la pulsation de la tension (dérivée de l'angle d'orientation θ_s );
$ϕ_{M}^{ref}$
correspond au flux magnétisant de référence, sans perte de généralité représenté par une grandeur réelle ;
$ϕ_{R}^{ref}$
correspond au flux rotor de référence, sans perte de généralité représenté par une grandeur réelle ;
$i_{S}^{ref}$
correspond au courant stator de référence, égal à 0 ;
$i_{R}^{ref}$
correspond au courant rotor de référence, sans perte de généralité, représenté par une grandeur réelle ;
R_r correspond à la résistance du rotor (ou "résistance rotorique") ;
L_FR correspond à l'inductance de fuite rotor ;
L_SAT et γ correspondent à des paramètres de saturation magnétique du moteur électrique pour la fonction f décrite.

En remplaçant $ϕ_{R}^{ref}$
par son expression, il vient : $\frac{d}{dt} ϕ_{R}^{ref} = (L_{FR} + \frac{d ϕ_{M}^{ref}}{d i_{R}^{ref}}) \cdot \frac{d}{dt} i_{R}^{ref}$
En calculant la dérivée de la fonction de saturation magnétique f, nous obtenons : $\frac{d ϕ_{M}^{ref}}{d i_{R}^{ref}} = f' (i_{R}^{ref}) = L_{SAT} \cdot \frac{1}{{(1 + γ \cdot i_{R}^{ref})}^{2}} .$
L'algorithme suit les étapes décrites ci-dessous.
La loi d'évolution de $i_{R}^{ref}$
est la suivante, à partir des équations (2) et (3) : $(L_{FR} + L_{SAT} \cdot \frac{1}{{(1 + γ \cdot i_{R}^{ref})}^{2}}) \cdot \frac{d}{dt} i_{R}^{ref} = - R_{r} \cdot i_{R}^{ref}$
Alors, nous pouvons calculer le flux de magnétisation qui est aussi le flux stator : $ϕ_{M}^{ref} = f (i_{R}^{ref}) = L_{SAT} \cdot i_{R}^{ref} \cdot \frac{1}{1 + γ \cdot i_{R}^{ref}}$
Au final, la tension est calculée à partir du flux stator et de sa dérivée : $\frac{d}{dt} ϕ_{S}^{ref} = f' (i_{R}^{ref}) \cdot \frac{d}{dt} i_{R}^{ref} = - \frac{L_{SAT} \cdot \frac{1}{{(1 + γ \cdot i_{R}^{ref})}^{2}}}{L_{FR} + L_{SAT} \cdot \frac{1}{{(1 + γ \cdot i_{R}^{ref})}^{2}}} \cdot R_{r} \cdot i_{R}^{ref},$
$ϕ_{S}^{ref} = f (i_{R}^{ref}) = L_{SAT} \cdot i_{R}^{ref} \cdot \frac{1}{1 + γ \cdot i_{R}^{ref}}$
Et la tension stator vaut : $u_{S}^{ref} = j \cdot ω_{S} \cdot ϕ_{S}^{ref} + \frac{d}{dt} ϕ_{S}^{ref}$
On déduit des relations ci-dessus qu'il existe une relation entre la résistance du rotor et la tension stator de référence $u_{S}^{ref} .$
Il en ressort qu'une variation de la résistance du rotor aura une incidence sur la valeur de cette tension.
A partir de la relation : $u_{S}^{ref} = u_{d}^{ref} + j \cdot u_{q}^{ref}$
Nous en déduisons que : $u_{d}^{ref} = partie réelle (u_{S}^{ref})$
$u_{q}^{ref} = partie imaginaire (u_{S}^{ref})$
Par la rotation d'un angle θ_s, nous obtenons deux tensions $u_{α}^{ref},$
$u_{β}^{ref}$
dans le repère fixe. Pour simplifier les calculs, nous introduisons une troisième composante $u_{γ}^{ref}$
égale à 0. Cette composante représente les écarts du moteur au regard d'un modèle standard équilibré. Il ne reste qu'à appliquer la transformation de Clarke pour calculer les tensions u ₁, u ₂, u ₃ : $(\begin{matrix} u_{1} \\ u_{2} \\ u_{3} \end{matrix}) = (\begin{matrix} 1 & 0 & \frac{\sqrt{2}}{2} \\ - \frac{1}{2} & \frac{\sqrt{3}}{2} & \frac{\sqrt{2}}{2} \\ - \frac{1}{2} & - \frac{\sqrt{3}}{2} & \frac{\sqrt{2}}{2} \end{matrix}) (\begin{matrix} u_{α}^{Ref} \\ u_{β}^{Ref} \\ u_{γ}^{Ref} \end{matrix})$
D'une manière symétrique, les courants mesurés i₁, i2, i₃ peuvent être transformés par la transformation de Clarke inversée : $(\begin{matrix} i_{α}^{Ref} \\ i_{β}^{Ref} \\ i_{γ}^{Ref} \end{matrix}) = \frac{2}{3} (\begin{matrix} 1 & - \frac{1}{2} & - \frac{1}{2} \\ 0 & \frac{\sqrt{3}}{2} & - \frac{\sqrt{3}}{2} \\ \frac{\sqrt{2}}{2} & \frac{\sqrt{2}}{2} & \frac{\sqrt{2}}{2} \end{matrix}) (\begin{matrix} i_{1} \\ i_{2} \\ i_{3} \end{matrix})$
Puis, à partir de la rotation inverse et des deux composantes tensions i_α , i_β , nous obtenons les deux valeurs de courants . i_sd et i_sq. Le courant i_s est calculé comme une fonction de ces valeurs.
Le principe général de l'invention consiste à mettre en place un algorithme efficace qui permette de converger vers la valeur recherchée de la résistance du rotor R_r .
En références aux figures 3A et 3B, deux alternatives sont alors possibles.
Une première alternative illustrée par la figure 3A consiste à suivre le cycle suivant :

Affecter dans un premier bloc B1 une première valeur théorique R̂_r , en entrée de la loi de commande (par exemple en U/F comme décrit ci-dessus) à la variable de résistance du rotor ;
Déterminer dans un bloc B2 la tension stator de référence $u_{S}^{ref}$
à partir de cette première valeur R̂_r affectée à la résistance du rotor ;
Appliquer au moteur les tensions (tension stator u_s ) calculées à partir de la tension de référence $u_{S}^{ref};$
Mesurer les courants i ₁ , i ₂, i ₃ dans les trois enroulements du moteur en vue d'en déduire un courant stator i_s;
Comparer dans un bloc B3 le courant stator ls obtenu avec une valeur prédéterminée de référence (par exemple $i_{S}^{ref} = 0$
);
Recommencer le cycle ci-dessus avec une nouvelle valeur pour la résistance du rotor tant que la valeur prédéterminée ( $i_{S}^{ref}$
) pour le courant stator n'a pas été atteinte.

Les trois blocs B1, B2, B3 sont notamment intégrés dans les modules M1 à M5 du système de commande décrit ci-dessus.
Le bloc B1 est par exemple exécuté dans le module M2 permettant le calcul des tensions de commande.
Le bloc B2 est par exemple exécuté dans le module M2 de calcul des tensions.
Le bloc B3 est par exemple exécuté dans le module M5 permettant de traiter le courant stator acquis lors des mesures et d'en déduire la nouvelle valeur théorique R̂_r à affecter à la résistance du rotor selon la solution de recherche choisie (voir ci-dessous).
Une deuxième alternative illustrée par la figure 3B consiste à suivre le cycle suivant :

Acquérir par mesure une tension de mesure référencée $u_{S}^{mes}$
pour laquelle le courant stator ls est égal à la valeur prédéterminée de référence, c'est-à-dire par exemple i_s = 0 ;
Affecter dans un premier bloc B10 une première valeur théorique R̂_r , en entrée de la loi de commande (par exemple comme décrit ci-dessus) à la variable de résistance du rotor ;
Déterminer dans un bloc B20 la tension stator de référence $u_{S}^{ref}$
à partir de cette première valeur théorique R̂_r affectée à la résistance du rotor ;
Comparer dans un bloc B30 la tension stator de référence $u_{S}^{ref}$
à la tension mesurée $u_{S}^{mes}$
acquise initialement ;
Recommencer le cycle ci-dessus avec une nouvelle valeur pour la résistance du rotor tant que les deux tensions ne sont pas égales. La nouvelle valeur théorique R̂_r affectée à la résistance rotorique est déterminée en fonction du résultat de la comparaison entre les deux tensions.

L'acquisition de la tension $u_{S}^{mes}$
opérée initialement peut être mise en oeuvre selon deux principes distincts :

En mettant le moteur en roue libre, c'est-à-dire que la tension appliquée au moteur n'est pas commandée ;
En régulant le courant stator à une valeur nulle, la tension appliquée au moteur est alors calculée par une boucle de régulation sur les courants.

En théorie, la valeur prédéterminée $i_{S}^{ref}$
de courant stator i_s à obtenir qui correspond à la valeur exacte de la résistance du rotor R̂_r est proche de zéro, préférentiellement égale à zéro. Autrement dit, lorsque la résistance du rotor est à sa valeur exacte, le courant stator i_s obtenu lors de la mise en place de la solution de l'invention est à cette valeur proche de zéro, typiquement Le courant nominal divisé par 50, préférentiellement nulle.
Pour optimiser la recherche de la valeur exacte de la résistance du rotor R̂_r , plusieurs algorithmes peuvent être mis en place pour converger vers une valeur précise de la résistance rotorique R_r . De manière non limitative :

Une première solution consiste à employer un principe de dichotomie.
Une deuxième solution consiste à mettre en place une méthode dite du gradient.

Dans la première solution, utilisant un principe de dichotomie, les paramètres employés sont RMAX, RMIN qui correspondent aux bornes extrêmes de chaque intervalle dans lequel la valeur de la résistance rotorique est cherchée et un nombre N d'itérations. Par principe, à chaque nouvelle itération (c'est-à-dire à chaque nouveau cycle débutant par l'attribution d'une nouvelle valeur R̂_r à la résistance rotorique), la largeur de l'intervalle des valeurs possibles à attribuer la résistance rotorique est divisée par deux. Lorsque le nombre d'itérations est atteint, la valeur de la résistance rotorique se trouve dans le dernier intervalle exploré. Plus celui-ci est restreint, plus la valeur sera précise. Le principe est illustré plus précisément sur la figure 4.
Ces deux solutions de recherche peuvent s'appliquer aux deux alternatives décrites ci-dessus, seule la contrainte d'arrêt de la recherche étant différente (égalité $i_{S} = i_{S}^{ref}$
i_s pour la première alternative et égalité $u_{S}^{ref} = u_{S}^{mes}$
).
A titre d'exemple et de manière non limitative, en référence à la figure 4, pour la première alternative décrite ci-dessus en liaison avec la figure 3A, l'algorithme de recherche par dichotomie comporte les différents blocs suivants :

On définit les paramètres RMAX, RMIN dont les valeurs sont initialisées à des valeurs déterminées pour définir un intervalle de recherche ; R0 est également choisi avec une valeur comprise dans l'intervalle RMAX et RMIN;
Le bloc B100 est un bloc de traitement qui correspond au bloc B3 décrit ci-dessus dans le processus global de recherche. C'est dans ce bloc qu'il est déterminé si la recherche est poursuivie ou non en fonction de la comparaison entre la valeur du courant stator i_s et la valeur $i_{S}^{ref};$
Le bloc B200 correspond à un bloc de test pour tester si la valeur du courant i_s est supérieure à zéro ;
Si le courant i_s est supérieur à zéro, le bloc B300 consiste à remplacer la valeur de RMAX par R0; R0=(RMAX+RMIn)/2
Si le courant i_s est inférieur à zéro, le bloc B400 consiste à remplacer la valeur de RMIN par R0; R0=(RMAX+RMIN)/2
La bloc B500 correspond à un bloc de fin d'une itération, avant une nouvelle itération avec la nouvelle valeur affectée à R0.

La figure 5 illustre ainsi le principe du procédé d'identification de l'invention, utilisant une recherche par dichotomie. Le nombre d'itérations est représenté en abscisse et la valeur affectée à la résistance rotorique R_r mise à jour après chaque itération est représentée en ordonné. On peut voir une convergence vers une valeur précise de la résistance rotorique R_r au bout de cinq itérations.
La deuxième solution de recherche évoquée ci-dessus, consiste à faire varier la valeur affectée à la résistance rotorique R_r en augmentation ou en diminution selon la variation du courant stator ls obtenu à chaque nouvelle itération. Cette méthode étant aisément compréhensible, elle n'est pas détaillée dans la présente demande.
On comprend de ce qui précède que la solution de l'invention pour identifier la résistance du rotor d'un moteur électrique présente un certain nombre d'avantages, parmi lesquels :

Une certaine simplicité car le procédé s'intègre facilement dans la loi de commande du moteur électrique ;
Le procédé peut être exécuté une fois pour toute lors de la phase de paramétrage du variateur de vitesse avec son moteur électrique ;
La solution ne nécessite pas l'emploi d'un capteur de vitesse sur le moteur électrique et peut donc fonctionner en boucle ouverte.

Claims

Procédé d'identification d'une valeur de résistance (R_r ) du rotor d'un moteur électrique (M) à induction, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes :
a) Détermination d'une tension de référence $(u_{S}^{ref})$
en fonction d'une valeur (R̂_r ) choisie pour la résistance du rotor du moteur électrique,

b) Application d'une tension de commande (u_s ) au moteur électrique, ladite tension de commande étant déterminée à partir de ladite tension de référence $(u_{S}^{ref}),$

c) Acquisition des valeurs des courants (i ₁, i ₂, i ₃) mesurés dans les trois phases du moteur électrique de manière à en déduire un courant stator (ls) du moteur électrique,

d) Comparaison du courant stator (i_s ) obtenu avec une valeur prédéterminée $(i_{S}^{ref}),$

e) Correction de ladite valeur (R̂_r ) utilisée pour la résistance (R_r ) du rotor et application des étapes a) à d) jusqu'à obtenir un courant stator (i_s ) égal à ladite valeur prédéterminée.
Procédé d'identification d'une valeur de résistance (R_r ) du rotor d'un moteur électrique (M) à induction, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes :
a) Détermination d'une tension de mesure $(u_{S}^{mes})$
pour laquelle un courant stator (i_s ) représentatif des courants (i ₁, i ₂, i ₃) mesurés dans les trois phases du moteur électrique est égal à une valeur prédéterminée $(i_{S}^{ref}),$

b) Détermination d'une tension de référence $(u_{S}^{ref})$
en fonction d'une valeur (R̂_r ) choisie pour la résistance du rotor du moteur électrique,

c) Comparaison de ladite tension de référence avec la tension de mesure,

d) Correction de ladite valeur (R̂_r ) utilisée pour la résistance (R_r ) du rotor et application des étapes a) à c) jusqu'à obtenir une égalité entre ladite tension de référence et la tension de mesure.
Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que ladite valeur prédéterminée $(i_{S}^{ref})$
correspond à une valeur nulle ou proche de zéro.
Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il est mis en oeuvre selon un principe de dichotomie comprenant plusieurs itérations successives et dans lequel, à chaque itération, un intervalle dans lequel se trouve la valeur recherchée pour la résistance du rotor est divisée par deux.
Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il est mis en oeuvre selon un principe de gradient comprenant plusieurs itérations successives et dans lequel la valeur (R̂_r ) choisie pour la résistance du rotor est modifiée à chaque itération selon le sens du résultat de l'étape de comparaison.
Système d'identification d'une valeur de résistance (R_r ) du rotor d'un moteur électrique (M) à induction, caractérisé en ce qu'il comporte :
a) Un module de détermination d'une tension de référence $(u_{S}^{ref})$
en fonction d'une valeur (R̂_r ) choisie pour la résistance du rotor du moteur électrique,

b) Un module d'application de tensions de commande (u_s ) au moteur électrique, lesdites tensions de commande étant déterminées à partir de ladite tension de référence $(u_{S}^{ref}),$

c) Un module d'acquisition des valeurs des courants (i ₁, i ₂ , i ₃) mesurés dans les trois phases du moteur électrique de manière à en déduire un courant stator (i_s ) du moteur électrique,

d) Un module de comparaison du courant stator (i_s ) obtenu avec une valeur prédéterminée $(i_{S}^{ref}),$

e) Un module de correction de ladite valeur (R̂_r ) utilisée pour la résistance (R_r ) du rotor et exécution des modules a) à d) jusqu'à obtenir un courant stator égal à ladite valeur prédéterminée $(i_{S}^{ref}) .$
Système d'identification d'une valeur de résistance (R_r ) du rotor d'un moteur électrique (M) à induction, caractérisé en ce qu'il comporte :
a) Un module de détermination d'une tension de mesure $(u_{S}^{mes})$
pour laquelle un courant stator (i_s ) représentatif des courants (i ₁, i ₂, i ₃) mesurés dans les trois phases du moteur électrique est égal à une valeur prédéterminée $(i_{S}^{ref}),$

b) Un module de détermination d'une tension de référence $(u_{S}^{ref})$
en fonction d'une valeur (R̂_r ) choisie pour la résistance du rotor du moteur électrique,

c) Un module de comparaison de ladite tension de référence avec la tension de mesure,

d) Un module de correction de ladite valeur (R̂_r ) utilisée pour la résistance (R_r ) du rotor et exécution des modules a) à c) jusqu'à obtenir une égalité entre ladite tension de référence et la tension de mesure.
Système selon la revendication 6 ou 7, caractérisée en ce que ladite valeur prédéterminée correspond à une valeur nulle ou proche de zéro.
Système selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il est configuré pour fonctionner selon un principe de dichotomie comprenant plusieurs itérations successives et dans lequel, à chaque itération, un intervalle dans lequel se trouve la valeur recherchée pour la résistance du rotor est divisée par deux.
Système selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il est configuré pour fonctionner selon un principe de gradient comprenant plusieurs itérations successives et dans lequel la valeur (R̂_r ) choisie pour la résistance du rotor est modifiée à chaque itération selon le sens du résultat de l'étape de comparaison.
Variateur de vitesse destiné à la commande d'un moteur électrique, caractérisé en ce qu'il comporte un système de commande comprenant un système d'identification conforme à celui défini dans l'une des revendications 6 à 10.